1、2007,节能项目案例分析与讨论,浙江省能源监察总队 洪善祥057188808980 13600539995 ,2007,讲课内容,1. 节能基础知识 2. 如何计算节能量 2. 通用节能技术和设备 3. 重点行业的节能技术及案例,2007,节能定义,节能法：是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。,2007,1.节能基础知识,1.1 热学基础知识 1.2 电学基础知识 1.3 能源与能源效率,2007,1.1 热学基础知识,2007,内能是指由物质系统内部状态 所决定的能量。包括组成物质的
2、所有分子热运动的动能、分子与分子间相互作用的势能的总和。,内能,2007,当系统从一个状态转变到另一个状态时，不论这种转变通过什么过程实现，只要系统的初、终状态不变，系统的内能也一定。,物体的温度升高，物体内能增加。相反，物体的温度降低时，物体的内能就减少。,2007,改变物体的内能有两种方式：一种叫做作功，另一种叫做热传递。,热传递只能发生在温度不同的两个物体之间，或一个物体的温度不同的两个部分间。,做功一般是指用机械的或电的办法来对系统作功。,2007,热力学过程,即热力学系统从一个状态向另一个状态的过渡，或者说热力学状态随时间的变化。,系统的变化过程分为p,V,T变化过程,相变化过程,化
3、学变化过程。,定温过程、定压过程、定容过程、绝热过程,2007,相变,不同相之间的相互转变，称为“相变”或称“物态变化”。,等离子态、超固态 。,绝大多数都是以固、液、气三种聚集态存在着。,2007,潜热,物质发生相变（物态变化），在温度不发生变化时吸收或放出的热量叫作“潜热”。物质由低能状态转变为高能状态时吸收潜热，反之则放出潜热。熔解热、汽化热、升华热都是潜热。,2007,沸点,液体发生沸腾时的温度。液体的饱和蒸汽压等于外界压强的温度。液体的沸点跟外部压强有关。 当液体所受的压强增大时，它的沸点升高；压强减小时，沸点降低。在高山上煮饭，水易沸腾，但饭不易熟。 （在海拔1900米处，大气压约
4、为79800帕，水的沸点是93.5）,2007,饱和蒸气（汽）,蒸气跟产生它的液体处于动态平衡时，这种蒸气称为“饱和蒸气”。在盖紧了的酒瓶子里，酒面上的蒸气都是饱和气。 饱和蒸气压 饱和蒸气的压强。它与液体的种类、温度有关。液体的饱和气压随温度的升高而变大。,2007,湿度,在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度”。 绝对湿度：单位体积空气中所含水蒸汽的质量，叫做空气的“绝对湿度”，通常以1立方米空气内所含有的水蒸汽的克数来表示。 相对湿度 ：空气中实际所含水蒸汽密度和同温度下饱和水蒸汽密度的百分比值，叫做空气的“相对湿度
5、”。,2007,热力学第零定律,A、B、C为热力学系统，A与C、B与C同时达到热平衡，则A 与B之间达到热平衡。,一切互为平衡的体系具有相同的温度，所以，一个体系的温度可以通过另一个与之平衡的体系的温度来表达；或者也可以通过第三个体系的温度来表达。热力学系统，必须同时实现热平衡、力平衡、相平衡、化学平衡才能建立热力学平衡态：,2007,热力学第一定律,热力学第一定律的数学表达式： U2U1 = Q + W (封闭) 或UQW(封闭),封闭系统发生状态变化时其热力学能的改变量等于变化过程中环境传递给系统的热及功的总和。 热力学第一定律的实质是能量守恒。即封闭系统中的热力学能，不会自行产生或消灭，
6、只能以不同的形式等量的相互转化。永动机不能实现。,2007,焓,焓以符号H表示，它是系统的状态函数，定义为: H =UpV,2007,热力学第二定律,热力学第二定律的经典表述：不可能把热由低温物体转移到高温物体，而不留下其他变化。(RJE Clausius) 不可能从单一热源吸热使之完全变为功，而不留下其他变化。 (LKelvin) 实质是：断定自然界中一切实际进行的过程都是不可逆的。,2007,热力学第三定律,能斯特(1906年)说法：随着绝对温度趋于零，凝聚系统定温反应的熵变趋于零。 普朗克(1911年)说法：凝聚态纯物质在0K时的熵值为零。经路易斯和吉布森（1920年）修正为：纯物质完美
7、晶体在0K时的熵值为零。,2007,1.2 电学基础知识,2007,交流电,一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。 它的最基本的形式是正弦电流。我国交流电供电的标准频率规定为50赫兹。正弦电流是时间的简谐函数。需用频率、峰值和位相三个物理量来描述。 i=Imsin（t+0）,称为角频率 , =2f。Im为电流峰值，i为瞬时值。,2007,交流电流的有效值,在交流电变化的一个周期内，交流电流在电阻R上产生的热量相当于多大数值的直流电流在该电阻上所产生的热量，此直流电流的数值就是该交流电流的有效值。交流电的有效值通常用U和I来表示。U表示等效电压，I表示等效电流。交流电有效值等于峰值的0
8、.707倍。,2007,功率,视在功率（S）在交流电路中，电流和电压有效值的乘积叫做视在功率，即S=IU 。 有功功率（P）在交流电路中，电流、电压的有效值与它们的相位差的余弦的乘积叫做有功功率，即P= IUcos。 无功功率（Q）在交流电路中，电流、电压的有效值与它们的相位差的正弦的乘积叫做无功功率，即Q = IUsin。 功率因数（cos）有功功率和视在功率的比，即cos=P/S,2007,功率三角形,S,Q,P,S=IU 、 P = Iucos、 Q = Iusin、cos=P/S,2007,三相交流电,一般家庭用电均为单相交流电;大部分工业用电，都是以三相交流电的形式出现。是三根导线载
9、负着强度相等、频率相同、且相互间具有120相位差的交流电。三相四线这三根导线分别对接地线的电压叫做“相电压”，峰值和有效值之间的关系完全与单相交流电之关系相同。,2007,负载的星形接法,三个负载的Za、Zb、Zc的一端连接在一起，成为负载中点O，并接于三相电源的中线上，三个负载的另一端分别与三根端线（相线）A、B、C相接。就是负载的星形接法。在负载是对称情况下Za=Zb=Zc。由于相电压是对称的，所以各相电流相等，而且是对称的。日常照明用的单相交流电源，就是三相供电系统中的一相。,2007,负载的三角形接法,每相负载接于两根端线（相线）之间，所以负载的相电压就等于电源的线电压，即VL=V通常
10、电源的线电压是对称的，不会因负载是否对称而改变，所以三角形连接时，负载不论对称与否，其相电压总是对称的。 负载的相电流与线电流却不相等。对称负载作三角形接法时，线电流的大小等于相电流大小的3 倍。,2007,三相电功率,三相交流电的功率等于各相功率之和。在对称负载的情形下，各相的电压均为U、相电流I以及功率因数cos都相等。因此三相电路的平均功率可写为P=3UIcos 虽然对星形接法和三角形接法具有同一形式，却并不等于说同一负载在电源的线电压不变的情况下，由星形接法改为三角形接法时所消耗的功率也相等。,2007,无功补偿,生产和生活中使用的电器设备以“感性”的设备较多，会造成电力系统的功率因数
11、下降，无功功率消耗增大。这将降低送、变电设施的供电能力；降低发电机的有功功率的输出。国家在供用电规则中就规定了：高压供电的用户必须保证功率因数在0.9以上，其它用户保证功率因数在0.85以上。,2007,1.3 能源与能源效率,2007,能源分类,一次能源与二次能源：原煤、原油、天然气、水能、风能、地热、电能、化学能、液化气、汽油 （在自然界取得未经任何转变或转换的能源） 终端能源（终端设备人口得到的能源） 可再生能源与非再生能源：太阳能、水能、风能、生物能、煤炭、石油、天然气核能 （自然界可以不断再生并有规律得到补充的能源）,2007,常规能源与新能源：煤炭、石油、天然气、水力、电力 ，太阳
12、能、地热能、潮汐能、氢能 燃料能源与非燃料能源：矿物燃料（煤炭、石油、天然气）、生物质（薪柴、沼气、有机物）、化工燃料（酒精等）、核燃料，风能、水能、地热能、光能 洁净能源与非洁净能源：太阳能、水能、氢能，煤炭、油页岩,2007,能源效率,世界能源委员会（WEC）定义： 减少提供同等能源服务的能源投入。,2007,能源效率指标,经济能源效率指标 物理能源效率指标,2007,经济能源效率指标,能源强度（单位产值能耗）。如：万元产值能耗，工业增加值能耗等） 能源成本效率（效益）。如：节能项目贴现率。,2007,物理能源效率指标,物理能源效率（热效率） 单位产品或服务能耗,2007,物理能源效率（热
13、效率）,能源系统总效率开采效率中间环节效率终端利用效率 风机系统能源效率电机效率轴转动效率风机效率,2007,2. 节能量计算,2007,节能量计算方法,产品能耗计算节能量：节能量（当年单位产品能耗上年同期单位产品能耗） 报告期实际产量 产值能耗计算节能量：节能量（当年单位产值能耗上一年单位产值能耗） 当年产值产品结构计算节能量：,2007,节能率,当年节能率：当年节能量与上年可比能源消耗量的比值。 累计节能率：以某个年份为基数1，减去逐年的单位产品（或产值）能耗比值之积。,2007,节能量计算方法探讨,2007,3.通用节能技术和设备,2007,通用节能技术和设备,3.1 余热利用技术 3.
14、2 供热和空调节能 3.3 电机系统节能 3.4 企业供配电系统节能 3.5 过程量化优化 3.6 照明节能,2007,3.1 余热资源分类,2007,按来源分类： 高温烟气的余热 高温产品和炉渣的余热 冷却介质的余热 可燃废气、废液和废料的余热 废气、废水余热 化学反应余热,2007,按温度分类： 高温余热 中温余热 低温余热,2007,可利用的余热资源,主要行业： 冶金工业 石油工业 化工工业 机械工业 其他工业,2007,余热利用方法,直接利用热能（热回收） 转变为动力和电力后利用（动力回收）,2007,余热回收应注意的问题,利用余热要投入，应尽量利用现有设备 余热不是全部可回收 余热利
15、用到其他工艺，应考虑工艺的配套,2007,蒸汽回收,动力利用：带动水泵、风机、压缩机，带动发电机发电 热利用：燃烧器、换热器、加热器常用设备：余热锅炉、冷凝器、空气预热器、蒸发器、干燥器等（直接式、间接式、再生式）,2007,凝结水回收方式,蒸汽加压法 位差防汽蚀法 喷射增压防汽蚀法 往复式压缩机输送汽水两相流装 无疏水阀回收系统,2007,冷凝水用途选择,作锅炉补充水（锅炉汽保补水，进除氧器） 作低温热源（取暖，热水，间接热源）,2007,热泵利用,（热泵是利用载热工质，从低温处吸收热量，并在高温处放出热量） 压缩式热泵（蒸发器、压缩机、冷凝器、膨涨阀）蒸发（吸热）压缩冷凝（放热）节流在蒸发
16、 吸收式热泵（吸收剂在加热和冷缺时对载热工质的吸收和放出，使工质溶液浓度变化，从而改变载热工质的压力）,2007,热管技术,通过全封闭真空管壳内工质的蒸发与冷凝来专递热量热管换热器（气气式，气汽式，气液式，液液式，液气式） 整体式、分离式、组合式,2007,3.2 供暖和空调节能,2007,供热系统组成,热源（燃煤、燃气、燃油锅炉或电锅炉，也可地热、水源、地源热泵等） 热网 热用户,2007,工业燃煤锅炉,容量 小于65t/h 压力 小于3.82MPa 温度 低于450,2007,工业锅炉产品型号由三部分组成, -/-1 2 3 4 5 6 1.锅炉本体型式代号 常压锅炉代号C 2.燃烧设备代
17、号 3.额定蒸发量(t/h、MW) 4.额定蒸汽压力或允许工作压力(MPa) 5.过热蒸汽温度或出水回水温度() 6.燃料种类代号 SHL20-2.45-A UG35-3.43/450-M1 DZL4-1.25- W QXW2.8-1.25/90/70- A,2007,锅炉的测试和评价,测试标准 GB10180-88工业锅炉热工试验规范 正反平衡及热效率 评价：燃烧效率、排烟损失（排烟温度高、排烟含氧量高）、参数（出力）、运行稳定性、电耗,2007,节能改造方案,燃烧系统改造 控制方式（单个组合仪表控制、多个单回路组合控制、微机控制） 辅机匹配和选型（烟风系统、给水系统、除尘系统）,2007,
18、燃烧系统改造技术,锅炉分层燃烧 炉拱与配风改造 流化床改造 飞灰回燃技术,2007,自动控制,负荷控制系统 空/燃比控制系统 炉膛负压控制系统 给水控制系统,2007,辅机改造,泵和风机改造（变极调速、变频调速、电磁调速、转子串电阻调速、串极调速） 给水处理（单极钠离子、双极钠离子、石灰钠离子、阴阳离子交换等） 空气预热（立式管式、卧式管式、热管空气换热器） 烟气净化（脱硫、脱硝）,2007,热网,热网的匹配 热损失（管损） 管网保温 合理供热半径 集中供热,2007,空调系统节能,冷热源改造（蒸汽吸收式冷机、直燃式吸收式冷机、电制冷机、冰蓄冷、地热空调） 管网改造（匹配、保温等） 辅机改造（
19、冷媒泵、循环泵、风机等） 空调余热利用,2007,3.3 电机系统节能,2007,电动机能效标准,GB185132002中效型三相异步电动机能效限定值及节能评价值 最低限值是强制性标准（15千瓦2级电机 效率限额值为89.4， 90千瓦4级电机 效率限额值为93.9） 节能评价值是推荐性指标,2007,电动机合理利用,功率选择 电压等级选择 负载特性选择,2007,电机调速方式,变极调速 交交变频 逆变变频 电磁离合器 转子电阻 定子调压 串极调速,2007,电机变频调速优点,节能（三次方关系） 调速范围大且连续 正反切换和自动控制,2007,3.4 企业供配电系统节能,2007,供配电系统损
20、耗构成,主变压器 配电变压器 整流变压器 电抗器 电路变压器 供电线路 配电线路 电力电容器 专用供电器,2007,降低线损的技术措施,电压升级 确定合理经济运行方式 提高功率因数，减少无功 提高负荷率 合理安排检修,2007,降低变压器损耗,改善功率因数 合理控制变压器运行台数 停用轻载变压器 采用变容量变压器（串并联型变容量变压器、星三角形变容量变压器）,2007,无功补偿,位移无功补偿和畸变无功补偿 旋转补偿和静止补偿（调相机、SVC） 静态补偿和动态补偿,2007,工业就地动态无功补偿,TSC晶闸管投切电容器型无功补偿 TCR晶闸管控制电抗器型无功补偿 SSR自饱和电抗器型无功补偿,2
21、007,3.5 过程能量优化,2007,过程能量优化技术定义：计算机技术与过程工业科学技术相结合、研究更有效地利用能量和提高生产工艺水平的边缘科学。,2007,过程能量综合理论,热力学第一定律（能量在传递和转换过程中，量的守恒）（体系内能 焓enthalpy、功、热） 热力学第二定律（能量变质的规律）（能量中以功的形式被转换和传递的是有限度的，由体系状态和基准态决定）（佣 exergy，熵entropy）,2007,佣分类,物理佣：热佣、压佣、动能佣、位能佣 化学佣,2007,主要技术和方法,能量升级利用（热泵HP，功回收技术，汽液两相全流式透平TPT）要点（参数优化，流程组合优化） 燃气轮机
22、热能动力联产系统优化 工业加热炉热联供 蒸汽和动力联供 热电冷联供 压力燃烧的烟气透平联产 低温热利用,2007,3.6 照明节能,2007,电光性能参数,光和光谱 光通量（单位时间辐射能量） 发光效率（流明/瓦特） 发光强度（德拉） 照度（单位面积接受的光通量，克斯） 亮度（德拉/平方米） 色温（K） 光色 寿命,2007,电光源种类,热辐射光源（白炽灯，卤钨灯） 气体放电光源（荧光灯，高压汞灯，金属卤化物灯，高压钠灯，低压钠灯） 固体光源,2007,节能型光源,紧凑型荧光灯（CFL）（螺旋紧凑型荧光灯SCFL，大功率紧凑型荧光灯HCFL，发光效率80lm/W,寿命500010000小时，节电75） ） 细管径直管荧光灯（T5、T8，发光效率104lm/W,寿命超过1万小时，节电10） 无极荧光灯 陶瓷金属卤化物灯 发光二极管（LED）（5W，1/10）,2007,4.重点行业的节能技术和案例,2007,重点行业节能技术 案例,2007,谢谢大家！,
